發(fā)布時(shí)間：2017-10-23 02:15

  本文關(guān)鍵詞：光纖傳感器在多參量測(cè)量方面的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 光纖傳感器 多參量測(cè)量 化學(xué)傳感 生物傳感

【摘要】：近年來,光纖傳感器引起了廣泛的研究關(guān)注。與傳統(tǒng)的電子傳感器相比,光纖傳感器具有絕緣抗電磁和原子輻射干擾、耐高溫和耐腐蝕、與光纖通訊網(wǎng)絡(luò)無損耗連接、分布式測(cè)量、遠(yuǎn)距離測(cè)量和便于復(fù)用等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于溫度、應(yīng)力、折射率等傳統(tǒng)物理量的測(cè)量以及相對(duì)濕度、磁場(chǎng)等新型傳感參量的測(cè)量。本文重點(diǎn)研究了五種功能化的新型光纖傳感器,主要研究?jī)?nèi)容包括:1.提出了一種基于布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)反射率比測(cè)量的光纖磁場(chǎng)傳感器,由FBG級(jí)聯(lián)磁流體包覆的平整光纖端面構(gòu)成。外界磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化通過磁流體折射率的變化進(jìn)而影響了光纖端面的菲涅爾反射率的變化,即對(duì)FBG反射譜的背景光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制,而FBG的反射峰強(qiáng)度對(duì)外界磁場(chǎng)并無變化。通過解調(diào)上述兩者的強(qiáng)度差,實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界磁場(chǎng)的傳感。2.提出了一種基于FBG反射率比測(cè)量的光纖重金屬離子濃度傳感器,由普通FBG級(jí)聯(lián)鍍膜功能化的光纖端面構(gòu)成。通過層層自組裝技術(shù)(Layer By Layer),將核聚糖(Chitosan)和聚丙烯酸(Poly Acrylic Acid,PAA)直接鍍?cè)谄秸墓饫w端面上,形成膜結(jié)構(gòu)(Chitosan/PAA Coating)。當(dāng)Chitosan/PAA Coating吸附溶液中的鎳離子時(shí),光纖端面的菲涅爾反射率因Chitosan/PAA Coating的折射率變化而改變。通過解調(diào)光譜的反射率比,實(shí)現(xiàn)溶液中重金屬鎳離子的濃度探測(cè)。3.提出了一種基于聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)鍍膜的傾斜光柵(Tilted Fiber Bragg Grating,TFBG)級(jí)聯(lián)啁啾光柵(Chirped Fiber Bragg Grating,CFBG)的光纖相對(duì)濕度傳感器。利用PVA的濕敏特性,PVA的折射率變化調(diào)制TFBG的傳輸譜,根據(jù)TFBG的包層模的調(diào)制波長(zhǎng)范圍選取適配的CFBG反射帶寬,因而反射光信號(hào)再次被TFBG調(diào)制,實(shí)現(xiàn)從20%RH到85%RH范圍的相對(duì)濕度傳感。4.提出了一種基于邁克爾遜(Michelson)干涉儀的微型高摻鍺光纖溫度光纖傳感器,由一小段以二氧化鍺為纖芯,二氧化硅為包層的高摻鍺光纖(Ge-fiber)熔接在普通單模光纖上構(gòu)成。由于傳感單元Ge-fiber的纖芯和包層之間具有較大的折射率差,較短長(zhǎng)度的Ge-fiber能夠產(chǎn)生相對(duì)合適的自由光譜范圍,使得高精度的溫度測(cè)量得以實(shí)現(xiàn)。5.提出了一種基于Sagnac環(huán)的人類平滑肌(Smooth Muscle Cells,SMCs)細(xì)胞牽引力傳感器,將一段單模偏振保持光纖(Polarization-Maintaining Fiber,PMF)預(yù)埋在聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)形成的微型凹槽,PMF兩端分別連接50:50的單模光纖耦合器構(gòu)成Sagnac環(huán)。平滑肌細(xì)胞生長(zhǎng)過程產(chǎn)生的細(xì)胞牽引力通過由PDMS形成的微型凹槽進(jìn)行力傳導(dǎo)。由于PMF的應(yīng)力敏感特性,通過解調(diào)Sagnac環(huán)的波長(zhǎng)漂移,實(shí)現(xiàn)細(xì)胞牽引力的傳感。
【關(guān)鍵詞】：光纖傳感器 多參量測(cè)量 化學(xué)傳感 生物傳感
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 緒論14-21
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 光纖傳感器的基本原理15-18
• 1.2.1 幾種典型的光纖傳感器15-18
• 1.3 光纖傳感器多參量測(cè)量的應(yīng)用18
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)18-21
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 2 基于FBG反射率比測(cè)量的光纖磁場(chǎng)傳感器21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 研究現(xiàn)狀21-22
• 2.3 工作原理和結(jié)構(gòu)22-24
• 2.3.1 納米磁流體的工作原理22
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 2.3.3 傳感器的結(jié)構(gòu)23
• 2.3.4 傳感器的工作原理23-24
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 基于FBG反射率比測(cè)量的光纖重金屬離子濃度傳感器28-35
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置與原理29-30
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置29
• 3.2.2 傳感器的制作29-30
• 3.2.3 傳感器的工作原理30
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論30-33
• 3.4 本章小節(jié)33-35
• 4 基于PVA-TFBG級(jí)聯(lián)CFBG的光纖相對(duì)濕度傳感器35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 實(shí)驗(yàn)裝置與原理35-38
• 4.2.1 傳感器制作及工作原理35-37
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置37-38
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 5 基于Michelson干涉儀的微型高摻鍺光纖溫度傳感器41-47
• 5.1 引言41
• 5.2 傳感器結(jié)構(gòu)和原理41-44
• 5.2.1 傳感器制作和實(shí)驗(yàn)裝置41-42
• 5.2.2 傳感器的工作原理42-44
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論44-46
• 5.4 本章小結(jié)46-47
• 6 基于Sagnac環(huán)的細(xì)胞牽引力光纖生物傳感器47-54
• 6.1 引言47
• 6.2 材料和方法47-50
• 6.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)47
• 6.2.2 有機(jī)微型凹槽的制作47-49
• 6.2.3 細(xì)胞接種和圖像信息記錄49-50
• 6.2.4 傳感器工作原理50
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論50-53
• 6.4 本章小結(jié)53-54
• 7 總結(jié)與展望54-56
• 7.1 總結(jié)54-55
• 7.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 作者簡(jiǎn)歷61-62

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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4 盧哲安;符晶華;張全林;;光纖傳感器用于土木工程檢測(cè)的研究——關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)途徑[A];湖北省土木建筑學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)論文集（2000-2001年卷）[C];2002年

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本文編號(hào)：1081145